NO20140670A1 - Fremgangsmåte og innretning for kontinuerlig overvåkning og skimming av flytende drivstoff i en lagringstank - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og innretning for kontinuerlig overvåkning og skimming av flytende drivstoff i en lagringstank.

Oppfinnelsens felt

Foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte og en innretning for kontinuerlig overvåkning og skimming av et flytende drivstoff fra en lagringstank for drivstoff.

Bakgrunnsteknikk

I dag anvendes flytende drivstoffer og kjemikalier så som bensin, diesel, kerosin og metanol for en rekke formål. De lagres ofte i tanker over eller under grunnen.

En typisk lagringstank er utstyrt med et fyllerør for å gjenfylle tanken og et eller flere rør med sug for å pumpe produktet ut av tanken. I nåværende tankutforming har ofte både fyllerøret og rørene med sug utstrekning tilnærmet til bunnen av tanken for å: 1) sikre fylling av tanken fra bunnen og derved unngå fritt fall av det ofte antennbare fluidet og 2) ha mulighet til å tømme tankene så mye som mulig.

Noen tilgjengelige tankløsninger, anvendt spesielt innenfor lagring av flydrivstoff, kan ha et system hvor produkt ekstraheres fra topplaget av produkter i tanken ved anvendelse av en fiksert arm festet til tanken ved anvendelse av et fleksibelt ledd og en flyteinnretning. Ettersom væskeinnholdet i tanken varierer beveger armen seg tilsvarende opp og ned idet den gjør det mulig å pumpe drivstoff ut av tanken gjennom flyteinnretningen og den fleksible armen.

WO2008122474A1 beskriver en fremgangsmåte for å måle fluidnivå i en beholder og EP2279090 beskriver en innretning for å detektere og fjerne vann i en drivstofftank.

Normalt er drivstoff- eller kjemikalietanker ikke utstyrt med innretninger for kontinuerlig å måle kvalitet. Om de er det kan utstyr, som faseseparasjonsdetektorer, installeres ved bunnivået av tanken som gir en indikasjon om at faseseparering finner sted. Som et eksempel vil bensin og vann normalt begynne å faseseparere rundt 2.200 - 2.500 ppm vann i bensinen, avhengig av alkoholinnhold og temperatur. Vann kan komme inn i lagringstanken på grunn av en lekkasje eller over tid ettersom fuktigheten i luften kondenserer på veggene av tanken. Vannet viser tendens til å akkumulere mot bunnen av lagringstanken og kan bygge seg opp uoppdaget inntil et slikt punkt at bilmotorer ødelegges selv om faseseparering ikke ennå har funnet sted. For følgelig å sikre produktkvalitet på best mulig måte bør produktet heller ekstraheres fra toppnivået enn bunnivået av tanken og kvaliteten bør ideelt overvåkes kontinuerlig.

Tanknivåmålere er, om de installeres, normalt ikke en integral del av tankfylling- og utsugingssystemet. Det finnes flere teknologier som er tilgjengelige for nivåavføling, så som ultralyd- eller radarbaserte systemer. Installering av en reflektor for enten ultralyd-eller radarsignaler på toppen av skimmeroverflaten kan være en måte å utnytte skimmerkonseptet på og muliggjøre nivåavlesninger av høy kvalitet. Imidlertid gir en flytende skimmer en unik og ny mulighet for å integrere et magnetisk væskenivå-målesystem med drivstoffekstraksjon og en kontinuerlig kvalitetsovervåkningsløsning. Magnetiske nivåmålere er basert på et konsept hvorved magneter er lokalisert i en innelukket beholder som flyter på væskeoverflaten i tanken og som glir opp og ned på en metallstav. Endringer i de magnetiske feltene er da basis for å detektere nivået av væsker i en tank.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse er utviklet for å løse eller i det minste lette problemene som er identifisert ovenfor.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en framgangsmåte for kontinuerlig overvåkning og skimming av et flytende drivstoff fra en lagringstank, hvor fremgangsmåten omfatter: -tilførsel av et drivstoff inn i et rør (14) forbundet med toppnivået av nevnte lagringstank, idet nevnte rør strekker seg til bunnen eller nær bunnen av nevnte lagringstank, -kontinuerlig overvåkning og skimming av et flytende drivstoff ved hjelp av en flytende, delvis neddykket glidende innretning (15) som omgir nevnte rør (14) som beveger seg i en vertikal retning i det øvre nivået av nevnte flytende drivstoff, -kontinuerlig overvåkning av kvaliteten av et flytende drivstoff inneholdt i nevnte lagringstank ved optisk måling i det øvre nivået av nevnte flytende drivstoff, -skimming av flytende drivstoff fra det øvre laget av nevnte tank og transport av det flytende drivstoffet til utsiden av lagringstanken.

Videre utføres den optiske målingen ifølge oppfinnelsen i minst en av de følgende retningene: i en horisontal retning, fortrinnsvis i en horisontal retning. Optisk måling

ifølge oppfinnelsen utføres i en horisontal retning. Ved foreliggende oppfinnelse blir det flytende drivstoffet skimmet av i minst ett sugehull (6) av nevnte innretning (15), og det flytende drivstoffet blir transportert til utsiden av lagringstanken gjennom en slange (16) som er forbundet med minst ett sugehull (6). Når videre overvåkning av kvaliteten av

det øvre laget utføres ved å analysere forskjellene fra minst en lysemitterende kilde (10) og minst en lysreflekterende kilde (11) forbundet til en fiberoptisk kabel (13), idet analyserte forskjeller som avviker fra et fastsatt område kommuniseres til et alarmsystem. I tillegg vedrører oppfinnelsen nevnte fremgangsmåte som eventuelt omfatter overvåkning av det øvre nivået av det flytende drivstoffet i en vertikal retning ved å sende signaler (19) fra toppen av tanken til toppen av den flytende, delvis neddykkede glidende innretningen (15) som omgir nevnte rør (14), og som mottar nevnte signal som reflekteres fra toppen av nevnte innretning (15) til toppen av tanken som mottar det reflekterte signalet. Signalene ifølge foreliggende oppfinnelse er valgt fra minst en av de følgende: elektriske pulser, ultralyd, laser.

Videre omfatter foreliggende oppfinnelse en innretning for kontinuerlig overvåkning og skimming av et flytende drivstoff fra en lagringstank for drivstoff, omfattende et rør (14) forbundet til toppen av nevnte lagringstank, idet nevnte rør strekker seg fra toppen til bunnen eller nær bunnen av lagringstanken, en flytende, delvis neddykket glidende innretning (15) som omgir røret (14), minst ett sugehull (6) anordnet i den nedre delen av nevnte flytende, delvis neddykkede glidende innretning (15), en slange (16) forbundet til nevnte minst ene sugehull (6) som transporterer flytende drivstoff til utsiden av lagringstanken via et hull (17) i toppen av tanken, et

kvalitetsovervåkningssystem anordnet ved den nedre delen av nevnte innretning (15). Kvalitetsovervåkningssystemet ifølge oppfinnelsen omfatter en lysemitterende kilde

forbundet til fiberoptiske kabler (13), minst en lysemitterende kilde (10) og minst en lysmottakende kilde (11), idet nevnte kvalitetsovervåkningssystem er anordnet ved bunnen av nevnte innretning. I tillegg omfatter innretningen minst en av følgende: en ultralydreflekterende toppoverflate, en radarreflekterende toppoverflate, en laserreflekterende toppoverflate. Videre er innretningen eventuelt utstyrt med magneter anordnet mot røret (14). Innretningen (15) ifølge foreliggende oppfinnelse beveges i en vertikal retning. I tillegg er nevnte innretning (15) plassert på en sammenstilling (9).

Sammenfatning av tegningene

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedlagte figurene. Det skal forstås at figurene er utformet utelukkende for illustrasjon og er ikke ment som en definisjon av grensen for oppfinnelsen, i denne forbindelse vises det til de vedlagte kravene. Det skal forstås at tegningene ikke nødvendigvis illustrerer målestokk og at de, med mindre annet er angitt, bare er ment å skjematisk illustrere strukturene og fremgangsmåtene som her er beskrevet.

Figur 1 viser vanlig tankutforming i henhold til teknikkens stand.

Figur 2 viser en primær utforming av en glidende innretning ifølge foreliggende oppfinnelse.

Figur 3 viser kvalitetsovervåkningssystemet sett ovenfra.

Figur 4 viser foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse

"Skimming "innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse skal forstås som en fremgangsmåte for å ekstrahere væsken fra topplaget av flytende drivstoff i en lagringstank.

"En flytende delvis neddykket glidende innretning" innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse skal forstås som at innretningen beveger seg i en vertikal retning inne i tanken i det øvre nivået av det flytende drivstoffet hvori det flytende drivstoffet skimmes av i de nedre delene av nevnte innretning. "En flytende delvis neddykket glidende innretning" bør også forstås som en "glidende flytende produktskimmer

(SLPS)" og SLPS systemet. Denne innretningen kan bli omtalt som SLPS, SLPS systemet, skimmeren, den glidende drivstoffskimmeren, den flytende skimmeren, glidende produktskimmerkonsept, SLPS innretningen eller innretningen (15) i den følgende beskrivelsen. Innretningen (15) tilveiebringer muligheten til å ekstrahere (skimme av) væsken fra topplaget av det flytende drivstoffet i tanken ved alle tider. Grunnen er at ettersom produkter i en lagringstank sedimenterer over tid er den høyeste kvaliteten og det reneste produktet oftest tilgjengelig ved toppnivået av produktet i lagringstanken.

Et flytende drivstoff innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse skal også forstås som det flytende produktet eller produktet.

Partikkelformige materialer, vann, biologisk materiale så som alger i dieseltanker viser alltid tendens til å akkumulere i bunndelen av en lagringstank. I dag ekstraheres flytende produkt fra lagringstanker ofte fra bunnlaget hvor slike produktkvalitetsproblemer mest sannsynlig opptrer.

SLPS systemet ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en mulighet for å konstant overvåke kvaliteten av det ekstraherte produktet og ikke bare kvaliteten av produktet som befinner seg i bunnen av lagringstanken. Ved å anvende en optisk sensorinnretning inkorporert i enheten muliggjøres en slik kvalitetsovervåkning. Dette gjør det mulig ikke bare å detektere faseseparasjon som kan finne sted når høye nivåer av f. eks. vann er til stede i drivstoff, men også lavere nivåer av forurensningsmidler.

Når slik faseseparasjon finner sted, kan det flytende produktet så som et drivstoff ha inneholdt langt mer vann enn tillatt i henhold til produktspesifikasjoner. Nåværende anvendelser, så som moderne og høyeffektive diesel- og bensinmotorer kan lide alvorlig skade dersom vann er til stede i drivstoffet selv ved nivåer langt under påkrevet for å resultere i faseseparasjon.

Innretningen glidende drivstoffskimmer som inkorporerer slikt optisk sensorsystem kan også detektere andre forurensninger til stede i produktet, slik som partikkelho Idige materialer.

Endelig kan SLPS omfatte et nivåmålesystem. Løsningen kan akkomodere forskjellige nivåmåleteknologier, men et magnetisk nivåsensorsystem kan være av spesiell interesse.

Nåværende tankutforming som beskrevet i figur 1 er illustrert med et sentralt produktfyllerør (1) og ett eller flere sugerør (2) alle med utstrekning tilnærmet til bunnen av tanken. Den glidende skimmeren for flytende produkt (3) erstatter sugerørene med en flotterende innretning som kan tilpasses rundt fyllerøret eller alternativt en utpekt stav og tillates å gli opp og ned ettersom væskenivået i tanken varierer.

En sentral og ny egenskap ved det glidende flytende produkt skimmer (SLPS) systemet er å erstatte den nåværende løsningen med ekstraksjon av flytende produkter lokalisert ved bunnen av lagringstanken ved å anvende en eller flere sugerørledninger ved å innføre en flotterende skimmer som ekstraherer produkt fra topplaget av tankinnholdet. Det glidende produktskimmerkonseptet ifølge foreliggende oppfinnelse er også forskjellig fra andre flytende ekstraksjonssystemer med fiksert arm ettersom det glir opp og ned i en tankrørledning eller en førestav.

SLPS innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse kan beskrives som en fremgangsmåte og innretning som integrerer flere funksjoner i tillegg til ekstraksjon av drivstoff fra en lagringstank. Disse funksjonene vil bli beskrevet i større detalj i det følgende:

1. Flytedel

Et primært designtrekk av skimmeren er en flytende innretning. For å skape oppdrift kan toppdelen av skimmeren være fylt med luft eller et hvilket som helst produkt med tilstrekkelig lav densitet til å gjøre det mulig for skimmeren å flyte på væskeproduktoverflaten i lagringstanken. Skimmeren kan i prinsippet ha flere former innbefattende sirkulær som vist i figur 2.

Toppdelen av skimmeren (4) kan måtte utstyres med vekter for å sikre en glidende bevegelse ettersom produktet ekstraheres og skimmeren må gli tilsvarende nedover langs dens førerørledning eller stav.

Skimmeren har et sentralt hull gjennom hvilket fyllerørledningen (1) eller førerørledningen idet begge løsninger virker som en føring for å begrense fri bevegelse av skimmeren i tanken og begge bør ha utstrekning til bunnen eller nær bunnen av lagringstanken.

For å integrere en nivåmåleløsning bør det bemerkes, at det ville være mulig å installere enten en ultralyd- eller radarreflekterende overflate på toppen av den flytende enheten eller alternativt å innføre magneter rundt det sentrale hullet inne i flytedelen av skimmeren. Ettersom skimmeren glir opp og ned førerøret som går gjennom det sentrale hullet i enheten. Ved å sende elektriske pulser gjennom det sentrale førerøret/staven gir dette mulighet for å utnytte endringer i magnetfeltet som skapes av magnetene inne i skimmeren for å bestemme den gjenværende mengden produkt som er etterlatt i tanken til enhver tid.

Skimmeren kan bestå av 2 halvdeler som er sammenføyet i et forbindende punkt (5) som gjør det mulig å føre skimmeren inn i tanken ved å klemme og låse den rundt førerørledningen eller -staven. Dette muliggjør også lett vedlikehold ved å låse opp og løsne enheten for vedlikehold eller erstatning.

2. Produktavsugningsdel

Under toppdelen av skimmeren, er det lokalisert en hul del som er væskeprodukt-inntaksdelen bestående av flere sugehull som strekker seg rundt enheten (6). Produktsugedelen er festet til den flytende delen ovenfor.

Når den er neddykket i en tank som inneholder et flytende produkt, vil produktsugedelen av skimmeren være neddykket i væsken og fluidet vil tre inn gjennom de mange hullene i siden av produktsugedelen. Hullene er tilpasset rundt hele enheten for å minimere eventuell spenning på førerøret eller staven som den omgir ettersom produkt pumpes ut og for å maksimere mengden av produkt som kan pumpes.

Størrelsen av denne delen generelt og størrelsen og formen av sugehullene må optimaliseres fra tilfelle til tilfelle idet det tas hensyn til f. eks påkrevet pumperate så vel som fluiddensitet og viskositet.

Skimmeren vil være forbundet til en slange (7) som anvendes for å pumpe det flytende produktet ut av lagringstanken. Et svingledd (8) kan settes inn for å forbinde slangen og skimmeren for å ta ut eventuell spenning som kan bygges opp under drift mellom skimmeren og slangen.

Slangen strekker seg til toppen av tanken og ender i et topphull av tanken (17) hvor produktet fortsetter å flyte mot drivstoffpumpen. Slangen må være av tilstrekkelig lengde til å sikre enkel operasjon ettersom produkt pumpes ut av tanken og nivået avtar hvilket resulterer i at en stadig lengre del av slangen som henger inne i tanken fra sitt forbindelsespunkt i toppen av tanken.

3. Overvåkningsdel for produktkvalitet

Den nedre delen av skimmeren inneholder en sammensetning så som ben og kvalitetsovervåkningssystemet (9) er festet til sugedelen ovenfor.

Skimmeren vil stå på ben (9) som vil forhindre enheten fra å gå helt ned til bunnen av tanken. Ved ikke å la skimmeren gå lavere enn et på forhånd definert nivå over tankgulvet reduseres det mulige problemet med forurensningsmidler så vel som faren for å ekstrahere produkt av lav kvalitet. I tillegg kunne det ha vært en fare ved å ha skimmeren fanget under førerøret/staven (14) som eventuelt kan ha en diagonalt skåret avslutning og som kan terminere ved en viss høyde over bunnen av tanken.

Kvalitetsovervåkningssystemet kan være et system basert på optiske prinsipper. Lys emitteres ved å anvende en lyskilde utenfor tanken og overført til bunndelen ved å anvende fiberoptiske kabler som kan være festet til sugeslangen (7). Lyset emitteres ved å anvende en eller flere emitterende dioder (10). Lyset beveger seg gjennom væsken mellom den emitterende dioden og de(n) mottakende dioden(e) (11). De lysemitterende og mottakende diodene er lokalisert rundt bunndelen av skimmeren som vist i Figur 3 (12).

Det transmitterte lyset vil bli overført gjennom fiberoptiske kabler (13) til en kontrollenhet lokalisert utenfor tanken som sjekker det returnerende lysspekteret og intensiteten mot en standard basert på en relevant produktspesifikasjon. Avvik fra de ventede lysegenskapene av det returnerte lyset kan avgi en alarm som informerer om at produktkvaliteten kan være utenfor en gitt spesifikasjon. Sett nedenfra, kan det optiske systemet være som illustrert i Figur 3.

Innretningen ifølge oppfinnelsen installert i en tank kan være som illustrert i Figur 4 hvori produkt vil tre inn i tanken gjennom et fyllerør (14) som normalt strekker seg tilnærmet til bunnen av tanken slik at tanken fylles fra bunnen. Ettersom tanken fylles og nivået av produkt stiger, så gjør skimmeren (15) det samme idet den starter å gli opp langs fyllerøret (14) eller en tiltenkt stav som begge tjener til å lede skimmerbevegelsen i tanken.

Pumpesuget vil skapes ved anvendelse av en pumpe som normalt er lokalisert utenfor tanken. Produktet som skal pumpes ut av tanken vil tre inn i den midtre delen av skimmeren gjennom et flertall av inngangshull (6) (15) og flyte gjennom slangen som ligger flytende på væskeoverflaten i tanken (7) (16).

For å holde slangen flytende må den ha en lavere densitet enn væsken i tanken. Alternativt kan slangen være utstyrt med en flotasjonsinnretning/enheter som skaper den påkrevde oppdriften (16).

Systemet som overfører den optiske informasjonen til mottakeren utenfor lagringstanken kan være festet til pumpeslangen og forlate tanken gjennom det samme eller separate utløpshull i toppen av tanken (17).

Sugepumpen vil være installert utenfor tanken. Ettersom flere sugerør kan bli erstattet av bare en skimmer, kan produktet distribueres gjennom en manifold lokalisert utenfor lagringstanken (18) til de påkrevde endelige endepunktene.

Den glidende væskeproduktskimmeren (The Sliding Liquid Product Skimmer) (SLPS) har de følgende egenskapene: - SLPS gir mulighet for å inkorporere både produktekstraksjon, kontinuerlig kvalitetsovervåkning og nivåmåling i en enhet - SLPS sikrer ekstraksjon av produktet med den høyeste kvalitet tilgjengelig i en lagringstank til alle tidspunkter ved anvendelse av en flytende skimmer og ikke en løsning med en fiksert arm - SLPS gir mulighet til å gjennomføre kontinuerlig overvåkning av produktkvalitet fra den relevante produktdelen i lagringstanken hvor produkt ekstraheres til alle tider

- SLPS gir redusert pumpekostnad ettersom midlere pumpehøyde er redusert

- SLPS løsningen kan tilpasses til nye og gamle lagringstanker for flytende produkt

Idet foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet vil det være åpenbart for fagmannen at andre utførelsesformer som inkorporerer konseptene kan benyttes. Disse og andre eksempler på oppfinnelsen illustrert ovenfor er ment utelukkende som eksempler og det virkelige omfanget av oppfinnelsen bestemmes utfra de etterfølgende kravene.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig overvåkning og skimming av et flytende drivstoff fra en lagringstank for drivstoff, hvor fremgangsmåten omfatter -tilførsel av et drivstoff inn i et rør (14) forbundet med toppnivået av nevnte lagringstank, idet nevnte rør strekker seg til bunnen eller nær bunnen av lagringstanken, -kontinuerlig overvåkning og skimming av et flytende drivstoff ved hjelp av en flytende, delvis neddykket glidende innretning (15) omfattende nevnte rør (14) som beveger seg i en vertikal retning i det øvre nivået av nevnte flytende drivstoff, -kontinuerlig overvåkning av kvaliteten av et flytende drivstoff inneholdt i nevnte lagringstank ved optisk måling i det øvre nivået av det flytende drivstoffet, -skimming av flytende drivstoff fra det øvre laget av nevnte tank og transport av det flytende drivstoffet til utsiden av nevnte lagringstank.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den optiske målingen fortrinnsvis utføres i en horisontal retning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor nevnte flytende drivstoff skimmes av i minst et sugehull (6) av nevnte innretning (15), og transport av nevnte flytende drivstoff til utsiden av lagringstanken gjennom en slange (16) som er forbundet med minst ett sugehull (6).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor overvåkningen av kvaliteten av det øvre laget utføres ved å analysere forskjellene fra minst en lysemitterende kilde (10) og minst en lysmottakende kilde (11) forbundet med en fiberoptiske kabel (13), idet analyserte forskjeller som avviker fra et fastsatt område kommuniseres til et alarmsystem.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor fremgangsmåten eventuelt omfatter overvåkning av det øvre nivået av det flytende drivstoffet i en vertikal retning ved å sende signaler (19) fra toppen av tanken til toppen av den flytende delvis neddykkede glidende innretningen (15) som omgir nevnte rør (14), og mottak av nevnte signal som reflekteres fra toppen av nevnte innretning (15) til toppen av tanken som mottar det reflekterte signalet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor signalene velges fra minst en av de følgende: elektriske pulser, ultralyd, laser.

7. Innretning for kontinuerlig overvåkning og skimming av et flytende drivstoff fra en lagringstank for drivstoff, omfattende -et rør (14) forbundet til toppen av lagringstanken, idet nevnte rør strekker seg fra toppen til bunnen, eller nær bunnen, av nevnte lagringstank, -en flytende delvis neddykket glidende innretning (15) som omgir nevnte rør (14), minst ett sugehull (6) anordnet i den nedre delen av den flytende delvis neddykkede glidende innretningen (15), en slange (16) forbundet til nevnte minst ene sugehull (6) som transporterer flytende drivstoff til utsiden av lagringstanken via et hull (17) i toppen av tanken, et kvalitetsovervåkende system anordnet ved den nederste delen av nevnte innretning (15).

8. Innretning ifølge krav 7, hvor det kvalitetsovervåkende systemet innbefatter en lysemitterende kilde forbundet til fiberoptiske kabler (13), minst en lysemitterende kilde (10) og minst en lysmottakende kilde (11), hvor nevnte kvalitetsovervåkningssystem er anordnet ved bunnen av innretningen.

9. Innretning ifølge krav 7, hvor innretningen omfatter minst en av de følgende: en ultralydreflekterende toppoverflate, en radarreflekterende toppoverflate, en laserreflekterende toppoverflate.

10. Innretning ifølge krav 7, hvor nevnte innretning eventuelt omfatter magneter anordnet mot røret (14).

11. Innretning ifølge krav 7, hvor nevnte innretning (15) beveges i en vertikal retning.

12. Innretning ifølge krav 4, hvor innretningen (15) er plassert i en sammenstilling (9).